УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Советский патент 1997 года по МПК B01J19/08 

Описание патента на изобретение SU1522525A1

Изобретение относится к лазерной фотохимии, а именно к конструкциям для проведения химических реакций в газовой смеси под действием мощного лазерного излучения, в частности реакций многофотонной диссоциации (МФД), и может быть использовано для разделения изотопов различных элементов, например для выделения изотопа C13.

Целью изобретения является повышение производительности за счет более эффективного использования энергии излучения.

На фиг. 1 изображена схема устройства по п. 1, формулы изобретения; на фиг. 2 то же, по п. 2 формулы изобретения; на фиг. 3 то же, по п.3; на фиг. 4 то же, по п. 4; на фиг 5 схематически изображена конструкция устройства по п. 2 формулы.

Устройство содержит раму резонатора 1, на которой установлены зеркало 2 и селективный элемент в виде дифракционной решетки 3. Объем 4 с лазерной средой снабжен источником 5 питания и соединен с реактором 6, который имеет узлы отбора 7 и напуска 8, через светопровод 9. Резонатор содержит дополнительные внутренние зеркала 10, образующие телескопическую систему, позволяющую изменять плотность энергии в реакторе по отношению к объему с лазерной средой. Резонатор может содержать дополнительные внутренние зеркала, образующие две последующие телескопические системы 10 11, между которыми установлена либо непрозрачная перегородка 1 с отверстиями, либо прозрачная перегородка 13. Источник питания 5 соединен с электродами 14. В светопроводе 9 для снижения расхода среды через откачную систему имеются диафрагмы 15, снижающие размеры поперечного сечения светопровода 9 до минимально возможной величины. В реакторе 6 установлен измеритель 16 параметров излучения.

Устройство работает следующим образом.

В объеме 4 прокачивается лазерная среда при давлении 760 мм рт.ст. а в реакторе 6 исходный продукт, содержащий определенный процент целевого изотопа, при давлении 80 120 мм рт.ст. На электроды 14 подается напряжение разряда от источника 5. После пробоя межэлектродного промежутка возникает импульс излучения, так как усиление в резонаторе превышает потери. Дифракционная решетка 3 имеет такое угловое положение, при которой резонансная частота резонатора согласована с линией поглощения части исходного продукта, содержащей целевой изотоп. Часть прореагировавшего продукта непрерывно удаляется через узел 7, после которого возможно отделение образовавшихся молекул, содержащих целевой изотоп, от исходного продукта. Одновременно в реактор 6 подается исходный продукт через узел 8. Часть лазерной энергии, отраженной от дифракционной решетки 3, подается на измеритель 16 параметров излучения, в качестве которого используется анализатор распределения мощности.

В некоторых случаях плотность энергии в реакторе должна быть отличной от плотности в объеме с лазерной средой, что достигается установкой в резонатор дополнительных зеркал 10, образующих телескопическую систему.

Разделение сред в устройстве экономически выгодно реализовать в зависимости от объема взаимодействия и плотности энергии излучения.

Если по условиям реакции сечение объема взаимодействия <1см2, то в светопроводе диафрагмами 15 зарезается его сечение до минимально возможной величины, а натекающая лазерная среда удаляется через патрубок откачки.

Если сечение объема взаимодействия >1 см2, то в резонатор вводится вторая телескопическая система 11, позволяющая сфокусировать излучение до размеров единиц квадратных мм, а разделитель сред выполнить в виде непрозрачной перегородки 12 с отверстиями для прохода излучения. Натекающая среда удаляется через патрубок откачки.

Если сечение объема взаимодействия >1 см2, а плотность энергии не превышает 1 Дж/см2, то разделитель сред выполняется в виде оптически прозрачной перегородки 13, при этом в некоторых случаях выгодно устанавливать вторую телескопическую систему 11, позволяющую снизить плотность энергии в перегородке.

Технико-экономическая эффективность устройства в первую очередь обусловлена повышением селективности разделения, чистоты целевого продукта и более высокой производительностью процесса за счет полного использования лазерного излучения. Селективность процесса резко зависит от плотности энергии в облучаемом продукте. В устройстве-прототипе генерируемое в лазерной среде излучение выводится в атмосферу и вводится в облучаемый продукт. Плотность энергии излучения по мере нахождения в продукте снижается за счет поглощения в нем дифракционной расходимости, при этом изменяется также селективность процесса. В свою очередь, неоднородность селективности не обеспечивает получения высокой степени чистоты целевого продукта.

В предлагаемом устройстве помещение облучаемого продукта в резонатор приводит к увеличению однородности плотности энергии в объеме с облучаемым продуктом и, соответственно, к повышению селективности процесса и чистоты целевого продукта. При этом исключается необходимость применения других методов обогащения, резко снижаются энергозатраты, необходимые производственные площади.

Похожие патенты SU1522525A1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКООБОГАЩЕННОГО ИЗОТОПА C 1998
  • Астахов А.В.
  • Барабанщиков А.А.
  • Баранов Г.А.
  • Баранов В.Ю.
  • Глухих В.А.
  • Годисов О.Н.
  • Дядькин А.П.
  • Зинченко А.К.
  • Калитеевский А.К.
  • Кучинский А.А.
  • Летохов В.С.
  • Пигульский С.В.
  • Рябов Е.А.
  • Соколов Е.Н.
  • Федичев С.В.
  • Шевченко Ю.И.
  • Кузьменко В.А.
RU2144421C1
Лазер 1979
  • Новгородцев М.З.
  • Соболев Н.Н.
  • Чокоев Э.С.
SU784682A1
Способ формирования лазерного излучения в системе генератор-усилитель на парах металлов 2016
  • Гликин Лев Семенович
RU2634371C1
Устройство для лазерного разделения изотопов 1989
  • Кузьменко В.А.
SU1624756A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДВУХЧАСТОТНОГО ЛАЗЕРНОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ 1993
  • Кузьменко Владимир Александрович
RU2056682C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОТОПОВ ИТТЕРБИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2010
  • Держиев Василий Иванович
  • Чаушанский Сергей Алексеевич
RU2446003C2
ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ АВАРИЙНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2021
  • Манкевич Сергей Константинович
  • Орлов Евгений Прохорович
RU2766300C1
Газовый лазер 1979
  • Орлов Б.В.
  • Польский Ю.Е.
SU1061670A1
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНВЕРСИИ В АКТИВНОМ ЭЛЕМЕНТЕ ЛАЗЕРА 2003
  • Сенатский Ю.В.
  • Пятахин М.В.
  • Быковский Н.Е.
  • Уеда Кен-Ичи
  • Ширакава Акира
  • Сато Йохей
RU2239920C1
ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА 2013
  • Степанов Андрей Львович
  • Нуждин Владимир Иванович
  • Валеев Валерий Фердинандович
  • Галяутдинов Мансур Фаляхутдинович
  • Осин Юрий Николаевич
RU2541495C1

Иллюстрации к изобретению SU 1 522 525 A1

Реферат патента 1997 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЛАЗЕРНЫХ ФОТОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Изобретение относится к лазерной фотохимии, а именно к конструкциям для проведения химических реакций в газовой смеси под действием мощного лазерного излучения, и позволяет повысить производительность за счет более эффективного использования энергии излучения. Реактор размещается в селективном резонаторе, соединен с объемом герметичным светопроводом в виде отражательной дифракционной решетки и имеет дополнительно внутренние зеркала, причем дополнительные зеркала образуют две последовательные телескопические системы, а разделитель сред выполнен в виде оптически непрозрачной перегородки с отверстиями или в виде оптически прозрачной перегородки, которая расположена между телескопическими системами. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула изобретения SU 1 522 525 A1

1. Устройство для проведения лазерных фотохимических реакций, содержащее камеру с лазерной средой, размещенную в селективном резонаторе, и оптически связанный с ней реактор, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено герметичным светопроводом с размещенными в нем разделителем сред, а резонатор выполнен в виде плоского зеркала и селективного элемента, размещенного в реакторе. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резонатор снабжен дополнительными внутренними зеркалами, образующими телескопическую систему. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что резонатор снабжен дополнительными внутренними зеркалами, образующими две последовательно телескопические системы, разделитель сред выполнен в виде оптически непрозрачной перегородки с отверстиями и расположен между дополнительными зеркалами, при этом размеры отверстий меньше размера минимального поперечного сечения светопровода. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разделитель сред выполнен в виде оптически прозрачной перегородки и расположен между телескопическими системами, при этом размер прозрачной перегородки больше размера минимального поперечного сечения светопровода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года SU1522525A1

ПОРТСИГАР С ПРИСПОСОБЛЕНИЕМ ДЛЯ СКРУЧИВАНИЯ ПАПИРОС 1922
  • Натан А.Н.
SU621A1
Гос
Способ хлорирования каучука 1936
  • Вейланд Л.Я.
  • Зарудницкая А.И.
  • Масловский В.А.
  • Матиссен И.А.
SU49191A1

SU 1 522 525 A1

Авторы

Аватков О.Н.

Ананьев Ю.А.

Астахов А.В.

Баранов Г.А.

Баранов В.Ю.

Бахтадзе А.Б.

Вецко В.М.

Казаков С.А.

Ефремов Ю.В.

Зинченко А.К.

Кудзиев А.Г.

Перегудов В.Г.

Рябов Е.А.

Скрипченко А.И.

Шевченко Ю.И.

Даты

1997-05-20Публикация

1987-02-09Подача